Центр здания на уровне 2 – 4-го этажей занимала церковь во имя св. Чудотворца Николая. На главном фасаде церковь была отмечена крестом, который поддерживали два ангела. В центре противоположного фасада — алтарный выступ. В церковь вели три стеклянные двери с площадки 2-го этажа. За алтарем — полукруглый (по форме выступа) коридор, в котором помещалась ризница, на 3-м этаже такой же коридор соединял центр, правую и левую стороны хоров. Основное освещение храма давал устроенный в куполе стеклянный просвет. Автором барельефов был В. И. Демут-Малиновский (1779–1846), роспись выполнил Д. Бернаскони. Причт церкви, утвержденный актом 1839 года, состоял из священника и причетника, административно подчиняющихся смотрителю. Помимо обычных служб, священник должен был дважды в неделю обходить арестантов, проводить беседы с отбывшими срок наказания перед их освобождением и обучать грамоте арестантов малолетнего отделения. Храм был закрыт в 1922 году, все его святыни и убранство утрачены, сохранились частично лишь архитектурные контуры.